图像处理-图像分类

图像处理-图像分类图文制作实务1.1数字图像处理简介1.图像的基本定义：

图像:《韦氏词典》:对象或事物的一种表示、写真或临摹。表示：描述客观世界的主要特征。写真：客观世界的自然写照（摄影、摄像）。临摹：客观世界的图形化描述，高度抽象。表达能力：三维的二维表示，是对象信息的浓缩和概括。包含信息少于源对象、是对象不完全、不精确但是在某种意义上的恰当表达。范围：可见或不可见。红外图象、X线图像和超声波图象。图像的分类1、可见图象

不仅包含了客观存在的光学图象，也包含了人类用各种不同方法人工生成的图像，例如照片、绘画和图形。2、物理图像各种可测到得（客观存在）物理特征量的空间分布构成，称为物理图象。包括温度分布、压力分布、高度分布、人口密度分布、红外、X线图等3.数字图像：

当x,y和幅值f为有限的、离散的数值时，称该图像为数字图像。数字图像数字图像由有限的元素组成这些元素特定的位置和幅值，称为图像的像素。数字计算机处理图像特征属性图像处理方式的比较方式处理速度灵活性精度再现性光学快中中中照片快差差差录象快中差中数字慢好好好三、图像处理(DigitalImageProcessing)1.图像处理：就是按特定的目标，用一系列特定的操作来“改造”图像的行为。①模拟图像处理AnalogImageProcessing

光学处理(透镜)：望远镜等利用光学或电子的方法对模拟信号组成的图像进行变换，得到所需的结果。2.图像处理的分类：电子处理：电视机等特点：处理速度快；但精度差；灵活性差；很难有判断能力和非线性处理能力。用某种技术或手段将模拟信号的图像数字化然后借助于计算机对数字图像进行分析和处理，以达到预期的效果。特点◎图像处理技术综合性强;可灵活、多变地实现各种处理；◎图像信息量大;处理速度慢，所需数据存储空间大。◎图像信息理论与通讯理论密切相关;②数字图像处理◎精度高，再现性好；3.图像处理的基本内容①几何处理(GeometricalimageProcessing)主要包括图像的放大、缩小等几何变换以及多个图像的配准,校正,扭曲计算等。②算术处理（点处理）(Arithmeticprocessing)主要对图像的像素点施以+、-、*、/等运算可以有效地改变图像的直方图分布等。③图像增强(ImageEnhancement)突出图像中感兴趣的信息，而减弱或去除不需要的信息，从而使有用信息得以增强，便于区分或解释。如：直方图增强等⑤图像重建(ImageReconstruction)利用采集来的数据重建图像。如：CT技术图像重建的算法有：迭代法、代数法、傅立叶反投影法和卷积反投影法等。④图像复原(ImageRestoration)

去除干扰和模糊，恢复图像的本来面目⑥图像形态学处理（ImagemorphologicProcessing）

是数学形态学的延伸，是一门独立的研究学科，可以实现图像的腐蚀、细化和分割等效果。对图像做结构上的分析，通过特征抽取，对图像进行分析、分类。模式识别方法：统计决策识别法句法结构识别法模糊判决识别法和人工智能识别法⑧模式识别(ImageRecognition)⑦图像编码(ImageEncoding)该研究属于信息论中信源编码范畴，主要利用图像信号的统计特性及人类视觉特性对图像进行高效编码，从而达到压缩图像的目的。4.桌面制版系统图像处理的特点(DTP)印前工艺中的图像处理的目标之一就是尽可能的忠实于原稿。①保持原稿的颜色特征；②输入的图像进行分色处理，对分色后的各灰度图像可进行并行处理；③颜色空间的转换要考符合工作流程的需求；④黑版的生成要适合印刷工艺的要求，满足图像的阶调层次。5.数字图像处理领域的发展动向①高速、高分辨率、立体化、多媒体化、智能化和标准化方向发展；②图像、图形相结合朝着三维成像或多维成像的方向发展；③硬件芯片研究；④新理论与新算法的研究；四、图像处理与计算机图形学①图像（位图、光栅图、像素图）：由一系列具有不同灰度（亮度）值的像素（点）组成。◎适用于具有复杂的颜色、灰度等级或形状的变化；如照片、绘画和数字化了的视频图像等。◎体积大、运算时间长；特点：◎与设备有关由数据和数学公式描述的，通过计算机绘图程序或用高级语言的绘图语句画成。通常称之为矢量图像。②图形（矢量图）：◎适用于线条图和有面模型、色彩和明暗层次的效果图；◎体积小、运算速度快；◎与设备无关。特点：数字化图像一、基本概念1.物理图像（Photographicimage）：是物质与能量的分布2.原稿(Original)：图像处理的操作对象——制版行业的术语原稿的类型：

数字原稿模拟原稿透射稿反射稿正片原稿负片原稿3.数字化（Digitizing)：图像从连续调形式转化为数字形式的处理过程4.扫描(Scanning)：获取图像基本元素的颜色信息的过程扫描仪的的类型：平板扫描仪透射稿扫描仪数码相机滚筒扫描仪CCD光电转换器PMT光电转换器CCD扫描仪特点：动态范围较小（扫描仪可读取的色调范围）,图像暗调层次损失大扫描速度快平台扫描仪 滚筒扫描仪PMT扫描仪动态范围大,图像暗调层次丰富；扫描速度略慢；价格高；5.像素（Pixel）：灰度、亮度分布（图像）构成数字图像的最基本的元素。它可以描述复杂的色调以及复制极细的细节每个像素的颜色值是整个小区域的信息平均值6.灰度(Grayscale)：

表示像素的亮度值和输出值。

在屏幕上复制颜色：

亮度值为0，表示电子枪没有投射光；亮度值为255，表示电子枪以全部的强度发射。

在印刷时复制颜色：

输出值（半色调网点的大小）为0%，表示没有颜色信息（白色）；100%表示完全覆盖网点。7.分辨率（Resolution）：①位分辨率：位深度(BitResolution)（色彩深度）：存储数字图像每个像素使用的位数（bit）即指每个像素点所能表现的颜色的数目。②图像分辨率（ImageResolution）：

单位长度内像素点的个数；当图像尺寸固定时，它决定了像素点的大小；表示了图像文件的数据量。

单位：PPI（像素每英寸/pixelperinch）

或ppc(像素每厘米)

18ppi,13kb9ppi,4kb72ppi,198kb36ppi,50kb输入设备分辨率：

设备在单位长度内产生像素个数的能力，是对设备精度的描述，也表示输入设备捕捉原稿信息的能力。③设备分辨率(DeviceResolution)：输出设备分辨率：设备在单位尺寸内可产生的点或像素的个数单位：PPI（每英寸像素数）DPI（每英寸点数）④内插分辨率：由内置处理器或软件处理所获取的信息量⑤网点分辨率（ScreenR）—加网线数(ScreenFrequency)指印刷灰度图像或彩色图像时使用的半色调画面中在垂直方向上单位长度内的加网线数。LPI（每英寸线数）（每英寸可放置多少单元）半色调单元半色调网点网点中心间的距离相等占据单元空间的80%，称80%网点30%加网⑥光学分辨率（OpticalResolution)：指扫描仪（或其他图像数字化设备）的光学系统采样的实际信息量（最高分辨率），决定了扫描仪的工作能力和扫描的质量。spi每英寸采样数扫描分辨率=扫描质量因子*

加网线数8.扫描分辨率的确定例2.1设图片原稿为2英寸*3英寸，图像将按150LPI、3英寸*4英寸的尺寸印刷，设扫描质量因子为2，则扫描分辨率可设为多少？解：4（最终最大尺寸）*150*2/3（原稿最大尺寸）=400DPI三、常用的图像模式常用的图像模式有：二值图像、灰度图像、多色调图像、索引彩色图像、Lab图像、CMYK图像、RGB图像和多通道图像等。图像模式（颜色模式）：为图像提供色彩信息数据所对应的颜色空间①像素深度：每个像素能显示的颜色数；②主色通道数：主色通道是指使程序保持对多个像素值进行跟踪的文件组成。（用来存放颜色信息）1.位图模式（二值图像）（像素点——字节）每个字节由1位来表示，即像素是两种颜色中的一种，黑（1）或白（0）；用于复制黑白线条稿。图像可显示色调的范围，从黑到白的整个系列的灰色色调；若每个字节由8位来表示，则可产生256个等级的灰色。灰度图像的像素值可用网点面积率表示。010111002.灰度模式（像素点——字节）256*(1-p%)-1=Gray3.RGB模式每个像素点用24位来描述，即3个字节表示，每个字节用8位二进制编码来表示（0或1）；则RGB由3个通道组成；可产生1670万种颜色。红通道255、150、10绿通道255、200、10蓝通道255、150、10111111111111111111111111像素值4.CMYK模式

CMYK模式的图像包含产生四色套版分色所必须的信息，每幅图像含有4个通道，分别为青色、品红色、黄色和黑色。每个像素点用4个字节描述；颜色空间小于RGB的颜色空间。CMYK的数据量比同尺寸的RGB大33%。60%75%40%70%青色通道40%、20%、10%品红通道75%、55%、10%黄色通道60%、40%、10%黑色通道70%、50%、10%40%、75%、60%、70%构成像素值图像存储与图像格式一、图像的编码与压缩

图像格式应包含下列特征：指计算机表示、存储图像的编码格式①图像的高度、宽度、分辨率等物理特征数据；②色彩定义：位深度（位分辨率）或为非真彩色提供的调色板。③描述图像的位图数据体：数据矩阵描述

1.图像格式2.图像数据量例3.1一幅A4幅面的RGB图像，分辨率为300dpi每个像素点用8位表示，其数据量为多少兆？图像数据量=图像像素点的总和（字节）=(210*300/25.4)*(297*300/25.4)*24/8/1024/1024≈25MB

注：一个像素点占据一个字节解：A4幅面：210mm＊297mm;1inch=25.4mm，位分辨率=24；3.图像数据压缩◎去掉编码信息中的冗余；◎去掉像素间的相关性，即保留不确定的信息，去掉可推知的信息；◎去掉一些对视觉无用或用处不大的信息。减少数据量的基本原理：

除去其中多余的数据。（数据冗余）①数据压缩：减少表示给定信息量所需的数据量②数据冗余:编码冗余、像素间冗余、心理视觉冗余标签图像文件格式(TaggedImageFileFormat，简写为TIFF)是一种主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像的文件格式。它最初由Aldus公司与微软公司一起为PostScript打印开发。TIFF与JPEG和PNG一起成为流行的高位彩色图像格式。TIFF格式在业界得到了广泛的支持，如Adobe公司的Photoshop、Jasc的GIMP、UleadPhotoImpact和PaintShopPro等图像处理应用、QuarkXPress和AdobeInDesign这样的桌面印刷和页面排版应用，扫描、传真、文字处理、光学字符识别和其它一些应用等都支持这种格式。从Aldus获得了PageMaker印刷应用程序的Adobe公司现在控制着TIFF规范。术语“TaggedImageFileFormat”或者“TagImageFileFormat”在一些早期的TIFF规范中是作为副标题存在的。目前的TIFF规范TIFF6.0不再使用这些术语，现在的名字仅仅叫做“TIFF”。二、TIFF格式（.tif）：TIFF（TaggedImageFileFormat）格式①跨平台，与硬件设备无关；2.特点：②不支持多色调和多通道图像③支持Alpha通道和专色信息；并能保存ICC样本文件⑤可采用（LZW、ZIP）无损压缩和（JPEG）有损压缩④可保存多分辨率图像数据结构

⑥可保存路径和多图层图像

⑦可读取和存储图像中的注解和元数据；（fileInfo)JPEG（JointPhotographicExpertsGroup)是一种压缩图像数据的方法和标准。三、JPEG（.jpg）1.编码系统：①基于DCT为基础的有损编码系统②面向可逆压缩的无损预测编码系统；③有损或无损的分层压缩；顺序压缩:一次扫描,一次显示完毕渐进压缩:多次扫描,有粗到细的图像质量离散余弦变换②支持色彩管理

2.特点：①节省存储空间③广泛应用于因特网PSD450KBEPS640KBTIFF348KBGIF64KBJPEG38KB（中等）JPEG56KB（高质量）④当压缩比高时，图像质量差；当压缩比低时，图像质量高；⑤多次存储需采用同一压缩比

②全面支持8位图像透明像素

3.JPEG2000与JPEG格式的区别①支持无损压缩2000可指定数据大小③支持RGB、CMYK、灰度图像和Lab图像模式④支持Alpha通道和专色通道⑤文件中可嵌入元数据来源于PostScript技术，EPS文件格式可用于像素图像、文本以及矢量图形的编码。——PS输出设备四、EPS（EncapsulatedPostScript）格式1.EPS格式的特点：①它支持多种图像模式，保存多色调图像模式；②使二值图像中的白色区域保持透明；

③能存储裁剪路径；

④图像数据的压缩可采用JPEG压缩算法。⑤保存分色设置；⑥包含半色调加网信息（在Photoshop中的printpreview中定义）；⑦包含传递函数（在Photoshop中的PageSetup中Transfer中定义）；⑧全面支持ICC色彩管理；2.EPS格式的扩展形式（DesktopColorSeparations)①应用对象②文件结构◎单一文件——不分色◎专业排版软件◎PS直接输出设备◎复合版文件——与分色版文件相互依存◎分色版文件——根据分色要求③支持专色设置；

2.PDF格式的用途①跨媒体出版②网络出版③电子书④数字印刷工作流程五、PDF格式(PortableDocumentFormat)以PostScript技术为基础，在印前领域和电子出版中有广泛的应用1.PDF格式与PS的区别①成像操作比PS简单②每个页面的不相关性①支持高质量的页面排版；体积较小；可植性强②PDF是跨平台格式，是文档传递和交换的格式③全面支持ICC色彩管理；3.特点：④对所有的文档具有可使用性、可预测和可靠的格式；（对象的描述与设备无关）

⑤支持多种压缩算法（JPEG、LZW、RunLength）⑥具有超文本链接功能字体的嵌入、补漏白信息、色彩管理、页面出血、色彩信息的描述等数据交换4.PDF/X格式——PDF的子集PDF/X-1：CMYK数据的完整交换（p63）PDF/X-2：工作流程中的部分数据交换PDF/X-3：工作流程中的数据交换无障碍它是由美国CompuServe公司在1987年所提出的图像文件格式，它最初的目的是希望每个BBS的使用者能够通过GIF图像文件轻易存储并交换图像数据，这也就是它为什么被称为图像交换格式的原因了。

(GraphicsInterchangeFormat)是图形交换格式，具有顺序的组织形式存储结构.六、GIF格式（.gif）①采用LZW压缩（File/Saveforweb）②支持灰度、二值、RGB和索引彩色图像③支持24位彩色，颜色有由256色的调色板实现④图像局部质量优化——Alpha通道⑤可设置网页透明效果，支持动画⑥不支持色彩管理技术和Alpha通道特点：File/SaveforwebPNG是20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。

(PortableNetworkGraphics)PNG-8、PNG-24和PNG-48七、PNG格式（.png）①采用无损的压缩方法（Saveforweb）②PNG-8——

GIF格式——索引彩色图像③PNG-24和PNG-48——JPEG彩色图像④支持逐步显示图像细节⑤可设置网页透明效果（可指定颜色）⑥不支持色彩管理技术和Alpha通道和动画特点：RAW格式是原始图像数据存储格式。是数码相机内部没有进行任何处理的图像数据。即CCD等摄影元件直接得到的电信号进行数字化处理而得到的信息八、数字摄影专用格式——CameraRAW格式特点：①不能直接编辑，需要专用软件打开文件格式；②数据量大于JPEG，但小于TIFF格式1.MacPaint格式是苹果公司为Mac计算机开发的绘图软件M